Diseño, construcción y pruebas de implementos agrícolas de motocultor para uso en parcelas del MAGAP de la provincia de Chimborazo

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(1)ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA “DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE IMPLEMENTOS AGRÍCOLAS DE MOTOCULTOR PARA USO EN PARCELAS DEL MAGAP DE LA PROVINCIA DE CHIMBORAZO” DAQUILEMA GUAMBO DENNYS RAFAEL PULLA MARÍN LUIS ISMAEL. TESIS DE GRADO Previa a la obtención del Título de:. INGENIERO MECÁNICO RIOBAMBA – ECUADOR 2014 1.

(2) ESPOCH Facultad de Mecánica. CERTIFICADO DE APROBACIÓN DE TESIS 2013-10-04 Yo recomiendo que la Tesis preparada por:. DAQUILEMA GUAMBO DENNYS RAFAEL Titulada:. “DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE IMPLEMENTOS AGRÍCOLAS DE MOTOCULTOR PARA USO EN PARCELAS DEL MAGAP DE LA PROVINCIA DE CHIMBORAZO” Sea aceptada como parcial complementación de los requerimientos para el Título de:. INGENIERO MECÁNICO. Ing. Marco Santillán Gallegos. DECANO DE LA FAC. DE MECÁNICA Nosotros coincidimos con esta recomendación:. Ing. Juan de Dios Silva Z. DIRECTOR DE TESIS. Ing. Miguel Aquino A. ASESOR DE TESIS. 2.

(3) ESPOCH Facultad de Mecánica. CERTIFICADO DE EXAMINACIÓN DE TESIS. NOMBRE DEL ESTUDIANTE: DAQUILEMA GUAMBO DENNYS RAFAEL TÍTULO DE LA TESIS: “DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE IMPLEMENTOS AGRÍCOLAS DE MOTOCULTOR PARA USO EN PARCELAS DEL MAGAP DE LA PROVINCIA DE CHIMBORAZO” Fecha de Examinación: 2014-08-06. RESULTADO DE LA EXAMINACIÓN: COMITÉ DE EXAMINACIÓN. APRUEBA. NO. FIRMA. APRUEBA Ing. Víctor Vásconez V. PRESIDENTE TRIB. DEFENSA Ing. Juan de Dios Silva Z. Director de tesis Ing. Miguel Aquino A. Asesor * Más que un voto de no aprobación es razón suficiente para la falla total. RECOMENDACIONES:. El Presidente del Tribunal certifica que las condiciones de la defensa se han cumplido.. Ing. Víctor Vásconez V. PRESIDENTE DEL TRIBUNAL 3.

(4) ESPOCH Facultad de Mecánica. CERTIFICADO DE APROBACIÓN DE TESIS 2013-10-04 Yo recomiendo que la Tesis preparada por:. PULLA MARÍN LUIS ISMAEL Titulada:. “DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE IMPLEMENTOS AGRÍCOLAS DE MOTOCULTOR PARA USO EN PARCELAS DEL MAGAP DE LA PROVINCIA DE CHIMBORAZO” Sea aceptada como parcial complementación de los requerimientos para el Título de:. INGENIERO MECÁNICO. Ing. Marco Santillán Gallegos DECANO DE LA FAC. DE MECÁNICA Nosotros coincidimos con esta recomendación:. Ing. Juan de Dios Silva Z. DIRECTOR DE TESIS. Ing. Miguel Aquino A. ASESOR DE TESIS. 4.

(5) ESPOCH Facultad de Mecánica. CERTIFICADO DE EXAMINACIÓN DE TESIS. NOMBRE DEL ESTUDIANTE: PULLA MARÍN LUIS ISMAEL TÍTULO DE LA TESIS: “DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE IMPLEMENTOS. AGRÍCOLAS. DE. MOTOCULTOR. PARA. USO. EN. PARCELAS DEL MAGAP DE LA PROVINCIA DE CHIMBORAZO” Fecha de Examinación: 2014-08-06. RESULTADO DE LA EXAMINACIÓN: COMITÉ DE EXAMINACIÓN. APRUEBA. NO. FIRMA. APRUEBA Ing. Víctor Vásconez V. PRESIDENTE TRIB. DEFENSA Ing. Juan de Dios Silva Z. Director de tesis Ing. Miguel Aquino A. Asesor * Más que un voto de no aprobación es razón suficiente para la falla total. RECOMENDACIONES:. El Presidente del Tribunal certifica que las condiciones de la defensa se han cumplido.. Ing. Víctor Vásconez V. PRESIDENTE DEL TRIBUNAL 5.

(6) DERECHOS DE AUTORÍA. El trabajo de grado que presentamos, es original y basado en el proceso de investigación y/o adaptación técnica establecido en la Facultad de Mecánica de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. En tal virtud, los fundamentos teórico-científicos y los resultados son de exclusiva responsabilidad de los autores. El patrimonio intelectual le pertenece a la Escuela Politécnica de Chimborazo.. Dennys Rafael Daquilema Guambo. Luis Ismael Pulla Marín. 6.

(7) DEDICATORIA. Dedico este proyecto de tesis y toda mi carrera estudiantil a Dios, quien ha estado en todos los momentos buenos y malos de mi vida, brindándome fuerzas para superar las vicisitudes que se han venido presentando a lo largo de esta magnífica experiencia universitaria. Todo mi sacrificio y dedicación depositados en mi vida estudiantil y en el presente, se las dedico a mis padres José Miguel que aunque no se encuentre conmigo físicamente, desde el cielo siempre me brinda su cuidado, y a mi madre Luz Imelda que con su valentía, amor incondicional y ejemplo han sabido guiar mi vida y a quien le debo todo. A mi hermano Geovanny que siempre ha sabido brindarme su cariño y a Alicia quien ha sabido apoyarme incondicionalmente en todos mis proyectos.. Dennys Daquilema Guambo. El presente trabajo va dedicado a Dios quien me brindo fortaleza y perseverancia para seguir adelante y no decaer ante las adversidades presentadas durante mi vida universitaria. A mis Padres: Luis y María por su apoyo y paciencia; a mis hermanos: Nancy, Alex y Diego quienes me han dado muchas alegrías; a mi ahijado Benjamín por ser ejemplo de lucha; a Bertha por su cariño. Y a todos mis amigos y personas quienes me han impulsado a cumplir mis metas tanto personales como profesionales.. Luis Pulla Marín. 7.

(8) AGRADECIMIENTO. El más sincero agradecimiento a la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, en especial a la Escuela de Ingeniería Mecánica, por brindarnos la oportunidad de obtener una profesión y ser personas útiles a la sociedad.. A los Ingenieros Juan Silva Zambrano y Miguel Aquino Arroba quienes sin interés alguno han sido una gran guía durante mi carrera y desarrollo de la Tesis.. Dennys Daquilema Guambo. El más sincero agradecimiento a la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, en especial a la Escuela de Ingeniería Mecánica, por brindarnos la oportunidad de obtener una profesión y ser personas útiles a la sociedad.. Y en especial a los Ingenieros Juan Silva Zambrano y Washington Rúales quienes han sido excelentes maestros y amigos, compañeros y personas que nos apoyaron de una u otra manera para culminar con éxito una etapa de nuestras vidas.. Luis Pulla Marín. 8.

(9) CONTENIDO Pág. 1 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3 1.3.1 1.3.2. GENERALIDADES Introducción ............................................................................................................ - 1 Justificación ............................................................................................................ - 2 Justificación técnica. ............................................................................................... - 2 Justificación económica. ......................................................................................... - 2 Justificación social. ................................................................................................. - 2 Objetivos ................................................................................................................. - 2 Objetivo general:..................................................................................................... - 2 Objetivos específicos: .............................................................................................. - 3 -. 2 2.1 2.1.1 2.1.1.1 2.1.1.2 2.1.1.3 2.1.2 2.1.2.1 2.1.2.2 2.1.3 2.1.3.1 2.1.3.2 2.1.3.3 2.1.3.4 2.1.4 2.1.4.1 2.1.4.2 2.1.4.3 2.2 2.2.1 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.1.4 2.2.1.5 2.2.2 2.2.2.2 2.2.2.3 2.2.2.4 2.2.2.5 2.2.3 2.2.3.1 2.2.3.2 2.2.3.3 2.2.3.4 2.2.3.5 2.2.3.6 2.2.4 2.2.4.1 2.2.4.2 2.2.4.3. ESTADO DEL ARTE Y MARCO TEÓRICO Estado del arte ........................................................................................................ - 4 Arado de cincel ...................................................................................................... - 4 Arado de cincel Yomel ........................................................................................... - 4 Eco arado Bouza Green-Farming Technologies ................................................... - 5 Arado de cincel Ribas C7GRTR ............................................................................. - 6 Remolques o tráiler de transporte: ........................................................................ - 7 Remolque TPP-200 de JGN ................................................................................... - 7 Remolque Hibema .................................................................................................. - 8 Ruedas de pendiente............................................................................................... - 9 Studbed roller-wheels BRIELMIER ....................................................................... - 9 HillSpikes Köppl ................................................................................................... - 10 Grid wheels ........................................................................................................... - 11 Case wheels ........................................................................................................... - 11 Segadoras de forrajes ............................................................................................ - 12 Segadora rotativa de discos Splendimo Classic ................................................... - 12 Segadora de tallos largos Agrolander AR-1200CN ............................................ - 12 Segadora de alfalfa Mekatech............................................................................... - 13 Marco teórico ........................................................................................................ - 14 Tecnología del motocultor: ................................................................................... - 14 Clasificación de los motocultores ......................................................................... - 14 Datos generales del motocultor ............................................................................ - 15 Asentamiento del motocultor................................................................................. - 15 Dispositivos de arranque ...................................................................................... - 15 Zonas de Seguridad de arranque .......................................................................... - 16 Arado de cincel ..................................................................................................... - 16 Modelo de falla de suelo con dientes anchos ........................................................ - 17 Falla de suelo con dientes angostos...................................................................... - 18 Elementos del arado cincel. .................................................................................. - 20 Determinación de la fuerza en el arado. ............................................................... - 22 Remolque............................................................................................................... - 22 Estructura.............................................................................................................. - 23 Sistema de suspensión. ......................................................................................... - 23 Teoría de ballesta.................................................................................................. - 24 Neumáticos. ........................................................................................................... - 27 Sistemas de rodaduras .......................................................................................... - 27 Naturaleza y clasificación de cargas: ................................................................... - 28 Ruedas de pendiente.............................................................................................. - 30 Estructura.............................................................................................................. - 30 Elementos de agarre. ............................................................................................ - 30 Condiciones de estabilidad ................................................................................... - 30 -. 9.

(10) 2.2.4.4 2.2.4.5 2.2.5 2.2.5.1 2.2.5.2 2.2.6 2.2.6.1 2.2.6.2 2.2.6.3 2.2.7 2.2.7.1 2.2.7.2 2.2.7.3 2.2.7.4 2.2.7.5 2.2.7.6 2.2.7.8. Análisis de deslizamiento ...................................................................................... - 32 Hipótesis de vuelco ............................................................................................... - 33 Segadora de forrajes ............................................................................................. - 34 Principios de corte ................................................................................................ - 34 Teoría para el diseño de segadora........................................................................ - 36 Fundamentos del método de elementos finitos...................................................... - 41 Conceptos del método de elementos finitos .......................................................... - 41 Modelo y análisis del método de elementos finitos ............................................... - 42 Procedimiento del análisis por elementos finitos usando un software ................. - 44 Procedimiento de pruebas para accesorios agrícolas .......................................... - 45 Comportamiento de la tracción del motocultor: ................................................... - 45 Pérdida de potencia debido a la altura................................................................. - 45 Pérdida de potencia debido a la transmisión. ...................................................... - 46 Velocidad de operación. ....................................................................................... - 46 Determinación del porcentaje de patinaje ............................................................ - 46 Eficiencia de patinaje............................................................................................ - 47 Profundidad de trabajo. ........................................................................................ - 47 -. 3. 3.1 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.3.2.4. METODOLOGÍA DE DISEÑO Metodología del proyecto .................................................................................... FASE 1. Especificaciones..................................................................................... FASE 2. Diseño conceptual.................................................................................. FASE 3. Diseño de ingeniería .............................................................................. FASE 4. Diseño de detalle ................................................................................... Proceso de diseño ................................................................................................. Definición del problema....................................................................................... Declaración de la misión ..................................................................................... Descripción de los equipos. ................................................................................ Mercado primario ................................................................................................ Postulados ............................................................................................................ Personas interesadas. ........................................................................................... 4. 4.1 4.2 4.3 4.4. ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO Objetivo de la investigación ................................................................................. - 52 Necesidades del operario....................................................................................... - 52 Necesidades del cliente ......................................................................................... - 53 Matriz NECESIDAD-MÉTRICA: ........................................................................ - 53 -. 5. 5.1 5.1.1 5.1.1.1 5.1.2 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.4.1 5.3.4.2 5.3.5 5.3.5.1 5.3.5.2 5.3.5.3. DISEÑO CONCEPTUAL Establecimiento de funciones ................................................................................ - 55 Caja negra............................................................................................................. - 55 Flujos de arado cincel........................................................................................... - 55 Estructura funcional. ............................................................................................ - 56 Generación de alternativas .................................................................................... - 57 Metodología de evaluación de resultados ............................................................. - 57 Puntaje y criterio de evaluación para la matriz de proyección ............................ - 57 Puntaje y criterio de evaluación para la matriz de puntuación ............................ - 58 Descripción de los criterios .................................................................................. - 59 Conceptos solución ............................................................................................... - 60 Descripción ruta solución 1 .................................................................................. - 62 Descripción ruta solución 2 .................................................................................. - 62 Evaluación de las rutas de solución...................................................................... - 62 Criterios de evaluación.-....................................................................................... - 62 Evaluación del peso específico de cada criterio ................................................... - 63 Evaluación del peso específico de las soluciones para cada criterio ................... - 63 -. 10. - 48 - 48 - 48 - 48 - 48 - 50 - 50 - 50 - 50 - 50 - 51 - 51 -.

(11) 5.3.5.4 5.3.5.5 5.3.5.6. Cálculo de tablas de conclusiones. ....................................................................... - 65 Evaluación económica y técnica. .......................................................................... - 65 Reflexionar sobre los resultados ........................................................................... - 67 -. 6. 6.1 6.1.1 6.2 6.2.1 6.2.1.1 6.2.1.2 6.2.2 6.2.2.1 6.2.2.2 6.2.3 6.2.3.1. DISEÑO DE INGENIERÍA Diseño de elementos mecánicos............................................................................ - 72 Datos de campo..................................................................................................... - 72 Necesidad de uso de los equipos ........................................................................... - 72 Arado de cincel ..................................................................................................... - 72 Brazo de arado. ..................................................................................................... - 72 Arado de Cincel completo. .................................................................................... - 78 Remolque............................................................................................................... - 83 Estructura de remolque ......................................................................................... - 83 Barra de Tiro ........................................................................................................ - 90 Ruedas de pendiente.............................................................................................. - 96 Estructura principal .............................................................................................. - 96 -. 7. 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.3.1 7.1.3.2 7.1.3.3 7.1.4 7.1.4.1 7.1.4.2 7.1.4.3 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.3.1 7.2.4 7.2.4.1 7.2.5 7.2.5.1 7.2.6. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN Y COSTOS. Tecnología de la construcción ............................................................................. - 100 Máquinas y herramientas.................................................................................... - 100 Operaciones tecnológicas ................................................................................... - 101 Curso de construcción ........................................................................................ - 102 Arado de cincel. .................................................................................................. - 102 Remolque............................................................................................................. - 106 Ruedas de pendiente............................................................................................ - 108 Cronogramas de actividades en la construcción ................................................ - 110 Arado de cincel…………………………………………………………………………… 110 Remolque............................................................................................................. - 111 Ruedas de pendiente............................................................................................ - 112 Costos .................................................................................................................. - 112 Costos directos .................................................................................................... - 113 Costos indirectos. ................................................................................................ - 113 Arado de cincel ................................................................................................... - 113 Materiales y accesorios. ..................................................................................... - 113 Remolque............................................................................................................. - 117 Materiales y accesorios. ..................................................................................... - 117 Ruedas para pendiente ........................................................................................ - 122 Materiales y accesorios ...................................................................................... - 122 Costo total del proyecto ...................................................................................... - 125 -. 8. 8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.6 8.3 8.3.1. PRUEBAS DE PROTOTIPOS Alcance................................................................................................................ - 126 Pruebas de Motocultor ........................................................................................ - 126 Datos de Motocultor. .......................................................................................... - 126 Pérdida de potencia debido a la altura............................................................... - 126 Pérdida de potencia debido a la transmisión ..................................................... - 128 Velocidad de avance. .......................................................................................... - 128 Eficiencia del patinaje ........................................................................................ - 129 Pérdida de potencia por patinaje........................................................................ - 129 Pruebas de Arado de cincel ................................................................................. - 130 Profundidad de trabajo. ...................................................................................... - 130 -. 9. 9.1 9.2. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones ....................................................................................................... - 132 Recomendaciones.................................................................................................... 133. 11.

(12) BIBLIOGRAFÍA ANEXOS PLANOS. 12.

(13) LISTA DE TABLAS Pág. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51. Clasificación de los motocultores ................................................................................. - 14 Requerimiento de fuerzas, energía y potencia de las herramientas agrícolas ............... - 22 Valores típicos de constantes elásticas de ballestas ...................................................... - 26 Valores típicos debido a la geometría de la rueda ......................................................... - 29 Factores de seguridad ................................................................................................... .- 38 Manifestaciones de los clientes: (Arado) ...................................................................... - 52 Tablas de necesidad (Arado) ......................................................................................... - 53 Matriz necesidad-métrica .............................................................................................. - 54 Puntuación en la matriz de proyección ......................................................................... - 57 Criterios de evaluación para matriz de proyección ....................................................... - 58 Desempeño relativo para la matriz de puntuación ........................................................ - 59 Criterios de evaluación para la matriz de puntuación .................................................. - 59 Criterios de evaluación.................................................................................................. - 62 Puntuación de conceptos ............................................................................................... - 63 Evaluación del peso específico del criterio regulación y control .................................. - 63 Evaluación del peso específico del criterio eficiencia .................................................. - 64 Evaluación del peso específico del criterio costo.......................................................... - 64 Evaluación del peso específico del criterio facilidad de fabricación ............................ - 64 Cálculo de tablas de conclusiones ................................................................................. - 65 Evaluación económica ................................................................................................. .- 65 Evaluación técnica ....................................................................................................... - 66 Lista de herramientas .................................................................................................. - 100 Lista de máquinas herramientas y equipos.................................................................. - 101 Designación de instrumentos de medición y verificación ........................................... - 101 Operaciones tecnológicas ............................................................................................ - 102 Cursograma de construcción ....................................................................................... - 102 Cronograma de actividades del arado de cincel .......................................................... - 110 Cronograma de actividades del remolque ................................................................... - 111 Cronograma de actividades del remolque ................................................................... - 112 Costos materiales y accesorios .................................................................................... - 113 Costos por equipos y maquinaria utilizados................................................................ - 115 Costos por mano de obra ............................................................................................. - 116 Costos por transporte................................................................................................... - 116 Valor total de costos directos ...................................................................................... - 116 Costos indirectos ......................................................................................................... - 117 Costo total del arado de cincel .................................................................................... - 117 Costos por materiales y accesorios utilizados ............................................................. - 118 Costos de equipos y maquinaria utilizados ................................................................. - 120 Costos por mano de obra ............................................................................................. - 120 Costos por transporte................................................................................................... - 120 Valor total costos directos ........................................................................................... - 121 Costos indirectos ......................................................................................................... - 121 Costo total del remolque ............................................................................................. - 121 Costos de materiales y accesorios utilizados............................................................... - 122 Costo de equipos y maquinas utilizados ..................................................................... - 123 Costo por mano de obra .............................................................................................. - 123 Costo por transporte .................................................................................................... - 123 Valor total de costos directos ...................................................................................... - 124 Costos indirectos ......................................................................................................... - 124 Costo total de las ruedas de pendiente ........................................................................ - 124 Costo total del proyecto .............................................................................................. - 125 -. 13.

(14) 52 53. Valores de tiempo del desplazamiento del motocultor en 15 m.................................. - 128 Medidas de la profundidad de trabajo ......................................................................... - 130 -. 14.

(15) LISTA DE FIGURAS Pág. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51. Arado de cincel Yomel de 5 púas ................................................................................ - 5 Ecoarado....................................................................................................................... - 6 Arado de cincel Ribas C5GMDRR ............................................................................... - 7 Remolque TPP-200 de la marca JGN ........................................................................... - 8 Remolque HIBEMA ...................................................................................................... - 9 Studded Roller-Wheels Brielmier ................................................................................. - 10 HillSpikes Köppl ........................................................................................................... - 10 Grid wheels ................................................................................................................... - 11 Case wheels ................................................................................................................... - 11 Segadora rotativa de discos Splendimo Classic ............................................................ - 12 Segadora de tallos largos Agrolander AR-1200CN ...................................................... - 13 Segadora de alfalfa Mekatech ....................................................................................... - 14 Zonas de seguridad en el arranque de motocultor ......................................................... - 16 Modelo de falla de suelo producido por un diente recto y ancho.................................. - 17 Relación del ángulo de ataque con la fuerza de arrastre ............................................. - 18 Efecto del diseño de la herramienta sobre la fuerza de arrastre .................................... - 19 Forma de los brazos de cincel flexible. ......................................................................... - 20 Reja de contracción ....................................................................................................... - 21 Reja con alas ................................................................................................................. - 21 Ballesta o paquete de resortes ....................................................................................... - 24 Dimensiones que se consideran en el análisis de un paquete de resortes ..................... - 25 Muelle helicoidal......................................................................................................... - 26 Barra de torsión ............................................................................................................. - 27 Sistema de rodadura ...................................................................................................... - 27 Diagrama de cuerpo libre de motocultor ....................................................................... - 31 Esquema de cuchilla y contracuchilla ........................................................................... - 34 Diagrama de corte por impacto ..................................................................................... - 35 Relación entre la velocidad de corte, el tiempo y la penetración .................................. - 35 Clasificación de las segadoras rotativas ........................................................................ - 36 Diagrama de transmisión por poleas y correas.............................................................. - 37 Gráfico de selección del perfil de correa ....................................................................... - 39 Gráfico de selección del perfil de la correa ................................................................... - 39 Malla de rigidez ............................................................................................................ - 41 Malla de rigidez ............................................................................................................ - 42 Condiciones de contorno ............................................................................................... - 43 Resultados del MEF ...................................................................................................... - 43 Principios de diseño basados en metodología de Pahl y Beitz ...................................... - 49 Caja Negra (Arado de Cincel) ....................................................................................... - 55 Caja transparente (análisis de funciones del arado de cincel) ....................................... - 56 Matriz Morfológica ........................................................................................................ 61 Evaluación económica .................................................................................................. - 66 Evaluación técnica ........................................................................................................ - 67 Evaluación de propuestas .............................................................................................. - 67 Equipo alternativa 2 ...................................................................................................... - 68 Modelación equipo alternativa 2 ................................................................................... - 68 Equipo alternativa 1 ...................................................................................................... - 69 Modelación equipo alternativa 1 ................................................................................... - 69 Equipo alternativa 2 ...................................................................................................... - 70 Equipo alternativa 2 ...................................................................................................... - 70 Equipo alternativa 2 ...................................................................................................... - 71 Equipo alternativa 2 ...................................................................................................... - 71 -. 15.

(16) 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106. Dimensiones generales del brazo de arado ................................................................... - 73 Brazo de Arado en entorno de análisis .......................................................................... - 75 Brazo de arado mallado para análisis ............................................................................ - 75 Asignación de punto de empotramiento ........................................................................ - 76 Asignación de la fuerza en la reja de corte.................................................................... - 76 Deformación máxima (arado de cincel) ........................................................................ - 77 Coeficientes de seguridad (arado de cincel) .................................................................. - 77 Dimensiones generales de arado de cincel .................................................................... - 78 Arado en entorno de análisis ......................................................................................... - 79 Mallado de arado de cincel ........................................................................................... - 80 Punto de empotramiento en el arado ............................................................................. - 80 Fuerzas actuantes en el arado ........................................................................................ - 81 Deformación máxima del arado de cincel ..................................................................... - 81 Coeficientes de seguridad del arado de cincel .............................................................. - 82 Zona con menor valor de coeficiente de seguridad ....................................................... - 82 Dimensiones generales del remolque ............................................................................ - 83 Propiedades del remolque ............................................................................................. - 84 Estructura en entorno de análisis de MEF ..................................................................... - 85 Mallado de la estructura del remolque .......................................................................... - 86 Puntos de apoyo del remolque ...................................................................................... - 86 Carga aplicada en el remolque ...................................................................................... - 87 Deformación máxima .................................................................................................... - 87 Deformación máxima .................................................................................................... - 88 Factor de seguridad ....................................................................................................... - 88 Factor de seguridad ....................................................................................................... - 89 Localización del mínimo valor de coeficiente de seguridad ......................................... - 89 Barra de tiro en el ambiente de MEF ............................................................................ - 91 Mallado de la barra de tiro ............................................................................................ - 92 Punto de soporte de la barra de arrastre ........................................................................ - 92 Ubicación de la fuerza................................................................................................... - 93 Puntos fijos en la barra de tiro....................................................................................... - 93 Colocación de la fuerza ................................................................................................. - 94 Máximo factor de seguridad.......................................................................................... - 94 Acercamiento de la zona más afectada en la barra de tiro ............................................ - 95 Deformación máxima en la barra de tiro ....................................................................... - 95 Valores de coeficientes de seguridad en la barra de tiro ............................................... - 96 Modelado de rueda para pendiente ............................................................................... - 96 Rueda en entorno MEF ................................................................................................. - 97 Mallado de ruedas de pendiente .................................................................................... - 98 Asignación de cargas..................................................................................................... - 98 Coeficientes de seguridad ............................................................................................. - 98 Deformación máxima producida ............................................................................. …. - 99 Cursograma bastidor ................................................................................................... - 103 Cursograma sistema de control de profundidad .......................................................... - 104 Cursograma sistema de regulación de ancho de trabajo.............................................. - 104 Cursograma sistema de arado...................................................................................... - 105 Cursograma sistema de acople .................................................................................... - 105 Cursograma de bastidor............................................................................................... - 106 Eje principal ................................................................................................................ - 107 Barra de tiro ................................................................................................................ - 107 Sistema de acople ........................................................................................................ - 108 Sistema de rodadura (Acople) ..................................................................................... - 108 Sistema de tracción ..................................................................................................... - 109 Sistema de sujeción ..................................................................................................... - 109 Toma de medida de la profundidad de arado .............................................................. - 130 -. 16.

(17) 107 Terreno arado .............................................................................................................. - 131 108 Surco de arado cincel. ................................................................................................. - 131 -. 17.

(18) SIMBOLOGÍA. i. Relación de transmisión. F. Fuerza generada por el suelo. N. A. Área de corte. cm2. C. Rango de requerimiento. b. Ancho de la hoja de resorte. mm. h. Espesor de la hoja de resorte. mm. n. Número de hojas. 𝜎𝑎𝑑. Esfuerzo máximo admisible. N/cm2. L. Largo (longitud entre ejes). mm. P. Peso estático que soportar el remolque. kg. ∅. Flecha bajo carga. mm. K. Constante elástica. N/m. E. Módulo de elasticidad. Pa. Cd. Carga de diseño. kg. Cm. Carga muerta (Peso). kg. 𝜓. Coeficiente de resistencia al rodado. R. Resistencia al rodado. Cn. Coeficiente debido a la geometría de la rueda. N. 18.

(19) Ft. Fuerza de tiro. N. 𝛽. Ángulo de inclinación del accesorio agrícola con respecto al suelo. °. m. Masa. kg. g. Gravedad. m/s2. 𝜇. Coeficiente de rozamiento. N. Fuerza Normal. N. ∝. Ángulo máximo de inclinación antes del deslizamiento. °. 𝑣𝐶. Velocidad crítica. m/s. D. Diámetro del tallo. mm. 𝐹𝐶𝑚𝑎𝑥. Fuerza de corte máxima. N. 𝑚𝑒𝑓. Masa efectiva del tallo. kg. Dp. Diámetro primitivo de la polea lenta. mm. dp. Diámetro primitivo de la polea rápida. mm. 𝑛1. Velocidad angular de la polea lenta. rad/s. 𝑛2. Velocidad angular de la polea rápido. rad/s. 𝑃𝐷. Potencia de diseño. HP. 𝐶1. Factor de diseño. 19.

(20) LISTA DE ABREVIACIONES. MAGAP. Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca. CAD. Computer Aided Desing. CAE. Computer Aided Engineering. ISO. International Organization for Standardization. INEN. Instituto Ecuatoriano de Normalización. CENEMA. Centro Nacional de Estandarización de Maquinaria Agrícola. IICA. Instituto Interamericano de Cooperación para la agricultura. 20.

(21) LISTA DE ANEXOS. A. Matriz Necesidad-Métrica. B. Cajas negras. C. Caja transparente. D. Matriz de evaluación. E. Matriz de proyección. F. Matriz de puntuación. G. Matriz morfológica. 21.

(22) RESUMEN. En la provincia de Chimborazo se desarrolla una agricultura con pequeñas unidades de producción sin disponer de herramientas e implementos que faciliten su trabajo y hagan más sustentable y sostenible las labores del campo.. En la Facultad de Mecánica se ha desarrollado tecnológicamente el diseño y construcción de los implementos para motocultor: un arado cincel, un remolque, ruedas para terrenos con pendiente, y una segadora rotativa.. Los métodos utilizados son el de ingeniería concurrente y el de Pahl y Beitz, que consta de cuatro etapas: planificación del producto, diseño conceptual, diseño de conjunto y detalle. En la construcción de los prototipos se ha tomado en cuenta las especificaciones técnicas.. De las pruebas realizadas en el campo: en el remolque se ha probado una capacidad de carga de 750 kg y una cómoda maniobrabilidad. El laboreo del arado cincel da 20 cm de profundidad y hasta 40 cm de ancho variable de trabajo. Las ruedas montadas a los neumáticos del motocultor le dan estabilidad en terrenos con pendientes de hasta 25°. El prototipo virtual de la segadora, presenta ventajas a similares en peso, sistemas de transmisión y de corte.. El desarrollo de implementos en nuestro medio para motocultor es una opción para la práctica de una agricultura de conservación del recurso suelo y de una transición de la forma tradicional de laboreo a una agricultura sustentable. Se recomienda complementar el equipamiento al motocultor con implementos: bomba de agua, cosechadora de cereales, aireadores de pasto y sembradoras, que contribuyan a realizar labores de labranza mínima y siembra directa.. 22.

(23) SUMMARY. In Chimborazo Province is developed an agriculture with small production units without dispose of tools that make easier its work and make more sustainable the farming work.. In Mechanical Faculty has been developed technologically the design and construction of implements for rototiller: a chisel plough, a trailer, wheels for sloping ground and a rotatory mower.. The methods used are the concurrent engineering and the Pahl and Beitz that consist of four phases: planning of product, conceptual design, overall design and detail. In the construction of the prototypes has been taken into account the technical specifications.. Of the tests made in the countryside: in the trailer it has verified a charge capacity of 750 kg and a comfortable manoeuvrability. The working of chisel plough is equals to 20 cms of deeply and until 40 cms of variable wide work. The mounted wheels to the tyres of rototiller give stability in sloping ground until 25°. The virtual prototype of the mower, presents advantages to similar in weight, transmission systems and cutting.. The development of implements in our environment for rototiller is an option for the practice of a conservation agriculture of soil resource and the transition of traditional way of working to a sustainable agriculture.. It is recommended to complement the equipment to the rototiller with implements: water pump, cereal harvester, aerators grass and sowings that contribute to make works of minimal farming and direct sowing.. 23.

(24) CAPÍTULO I. 1.. GENERALIDADES. 1.1. Introducción. En nuestro país debido a las grandes extensiones de terreno, los mismos que cuentan con apropiadas condiciones que favorecen al cultivo de un sin número de productos agrícolas, han permitido que nuestro país se caracterice por su abundante y variada agricultura, pero hasta hace no muchos años a la agricultura no se le ha sabido dar la apropiada importancia tecnológica, pero actualmente el campo tecnológico a direccionado su interés a la tecnificación de metodologías de cultivos y muy en especial al diseño de maquinaria y accesorios agrícolas que buscan mejorar las eficiencias en múltiples actividades agrarias tales como siembra, abonado, transporte de productos, cosecha entre otras.. Una de las principales herramientas desarrolladas para la labor agraria luego del tractor ha sido el diseño de motocultores, equipos que proporcionan potencia facilitando algunas actividades agrarias. Una de las principales dificultades superadas con motocultores es la eliminación de daños al suelo producido por el peso excesivo del tractor, el mismo que produce compactación e incluso en ocasiones podría producir erosión al suelo provocando graves pérdidas de productividad agrícola.. Esta tecnología de motocultores ha sido adoptada por nuestro país, que busca mejorar el rendimiento agrario pero que lastimosamente presentan varios inconvenientes debido a que estos equipos no se encuentran adaptados a las condiciones geográficas y agrarias de Ecuador.. Los motocultores presentan grandes ventajas tanto agrarias como económicas frente a las tradicionales técnicas de agricultura, esta característica ha sido puesta al descubierto por otros países, que enfocan sus estudios al mismo, con el fin de obtener su máximo provecho. -1-.

(25) 1.2. Justificación. 1.2.1. Justificación técnica. Con el diseño de implementos agrícolas que. complementen el trabajo generado por el motocultor, se consigue aumentar la eficiencia del proceso agrícola, debido a que esta tecnificación disminuye tiempo y esfuerzos. Existen grandes problemas que ocasionan los actuales sistemas de arado que implican la utilización de grandes tractores que por causa de su peso producen efectos negativos al suelo como es la compactación, con el correcto equipamiento de los motocultores se evitará esta problemática.. 1.2.2. Justificación económica. El proyecto resulta factible debido a que la adquisición. de accesorios para motocultor resulta mucho más económico que accesorios para grandes tractores que se ha utilizado en el laboreo agrícola tradicional, generando beneficios importantes.. El mercado actual de motocultores, ofrece paquetes comerciales donde se promociona el motocultor con un único accesorio denominado rotavator, el mismo que a más de ser costoso no proporciona un eficaz trabajo agrícola. Este es un punto favorable para el desarrollo de la presente tesis, debido a que con el diseño de accesorios más adecuados aumentaran la diversificación de funciones a realizar y por tanto, disminuirán los costos de producción agrícola.. 1.2.3. Justificación social. El presente tema de tesis surge de la necesidad presentada. por el Ministerio de agricultura, ganadería y pesca (MAGAP) de la provincia de Chimborazo, que actualmente cuenta con motocultores que han sido entregados en varias zonas de nuestro país pero, que no han podido ser utilizados debido a que no cuentan con los suficientes y apropiados accesorios para su buen funcionamiento, produciendo un efecto negativo en el sector campesino.. 1.3. Objetivos. 1.3.1. Objetivo general: Diseñar, construir y realizar pruebas de implementos agrícolas. de motocultor para uso en parcelas del MAGAP de la provincia de Chimborazo. -2-.

(26) 1.3.2. Objetivos específicos:. Diseñar mediante el método de Pahl y Beitz los siguientes implementos para motocultor de 15 HP: - Arado de cincel - Ruedas para terrenos en pendiente - Remolque para transporte acoplable para vehículos pequeños. Construir los prototipos de laboreo del suelo, de transporte de productos y adaptación para terrenos en pendiente. Realizar las pruebas de los implementos agrícolas para motocultor.. -3-.

(27) CAPÍTULO II. 2.. ESTADO DEL ARTE Y MARCO TEÓRICO. 2.1. Estado del arte. Es de importancia analizar los diferentes equipos que se encuentran tanto en el mercado nacional como el internacional, que cumplen con igual o semejante función a la que se desea implementar. Los implementos que se asocian a nuestra necesidad son:. 2.1.1. Arado de cincel. 2.1.1.1 Arado de cincel Yomel (Argentina). Equipo agrícola diseñado como accesorio de tractor, cuenta con una base para 5 púas que mediante la adición de módulos especializados puede convertirse en un equipo de 7 y 9 rejas, sus principales elementos se encuentran soportados mediante un chasís, que permite regular la distancia entre rejas pudiendo tener valores dimensionales de 21 a 35 cm, esta capacidad de modificar su tamaño y la abertura de sus elementos actuantes, garantiza que el apero cuenta con una excelente capacidad de adaptación al suelo y una potencia adecuada.. Cuenta con un novedoso sistema de seguridad que protege a sus principales elementos de trabajo, el sistema consiste en la inclusión de un elemento mecánico que cumple la misma función a un fusible en un sistema eléctrico, dicho elemento es el encargado de fallar en caso de que la exigencia o la carga de trabajo supere a las consideraciones tomadas durante el diseño, estos casos se presentan cuando el arado durante su funcionamiento se intercepte con algún obstáculo que podría traducirse en grave daños... Finalmente es un apero de tipo de enganche de tres puntos, reduciendo las exigencias que se podrían transmitir a su fuente de potencia (tractor), cuenta además con un sistema de control de profundidad, mediante enganche de una rueda.. Su principal función es generar una rotura en el suelo sin volteo del mismo, mediante su trabajo generan aireación que mejora las características y propiedades del suelo. -4-.

(28) Figura 1. Arado de cincel Yomel de 5 púas Sistema de Acople. Bastidor. Sistema de Control. Sistema. de profundidad. de Arado. Fuente: http://www.viarural.com.mx/agricultura/maquinaria-agricola/yomel/arados-decinceles.htm 2.1.1.2 Eco arado Bouza Green-Farming Technologies (Estados Unidos). El eco arado es un apero de elementos rígidos, ideal para el trabajo con motocultores, es de tipo enganche de tres puntos. Consta de un chasís en el cual se encuentran montadas las rejas que realizan el trabajo.. Está provisto de un sistema de arado que cuenta con dos brazos, en los que se encuentran montados rejas y aletas de estallamiento horizontal del suelo, que le proporcionan un gran desempeño.. Una de las principales características de este apero es que debido a su diseño no invierte las capas del suelo, generando descompactación en la profundidad del suelo, su principal función es corte y estallamiento del suelo sin producir inversión.. Los brazos de arado pueden ser intercambiables, pudiendo convertirse en un apero de 3, 5, o 7 elementos de arado, convirtiendo en una arado muy versátil. -5-.

(29) Figura 2. Ecoarado Sistema de Acople Bastidor. Sistema de Control. Acoples. de profundidad. secundarios. Sistema reja y aletas de estallamiento Fuente:http://www.infoagro.com/empresas/producto.asp?ide=12425&idp=4&_ecoarado +para+invernaderos&_bouza+green-farming+technologies 2.1.1.3 Arado de cincel Ribas C7GRTR (España). Accesorio agrícola diseñado para motocultor, cuenta con cinco cinceles de corte rígido distribuidos en dos hileras, del análisis se aprecia que cuenta con mecanismos de fácil construcción, mantenimiento y desmontaje, permitiendo el intercambio de cada uno de sus elementos de trabajo.. Cuenta con un sistema de control de profundidad constituido por una rueda que se acopla a la parte posterior, mientras que en la parte delantera cuenta con un mecanismo o sistema de acople al motocultor. Su versátil diseño nos permite adaptar al equipo a diferentes anchos de trabajo mediante la apertura o cierre de sus elementos actuantes que se encuentran montados en una estructura. Es un equipo muy propicio para adaptarse a motocultores que poseen potencias de entre 8 a 14 CV.. El ecoarado tiene buenos desempeños en cualquier tipo de suelo, y se adapta de una forma apropiada al tractor, para el que principalmente se encuentran diseñados. (Ortiz Cañavate, y otros, 1989) -6-.

(30) Figura 3. Arado de cincel Ribas C5GMDRR. Control de Estructura. profundidad. Rueda de Profundidad. Acople. Rejas de Arado Fuente: http://www.ribas.biz/ES/Agricola/Detalle.asp?name=C5GMDRR 2.1.2. Remolques o tráiler de transporte: Con la finalidad de aprovechar la potencia de. arrastre que presentan algunos equipos agrícolas se han diseñado y acoplado remolques, lo que se aprovecha para el transporte de carga en el campo.. Entre los principales tipos de remolques tenemos:. 2.1.2.1 Remolque TPP-200 de JGN (España). Remolque diseñado para motocultor que posee una carga máxima de 745 Kg. Se trata de un remolque semisuspendido de un solo eje. Está provisto de un sistema de frenado de palanca y dispone de un basculante hidráulico. Sus dimensiones son 2000 x 1270 mm y la de sus ruedas es 165/70R13.. Su plataforma reposa sobre un bastidor que cuenta con un acople para la unión con el respectivo motocultor. No cuenta con paredes laterales sino solamente con un respaldo frontal que impide el movimiento de la carga hacia la parte delantera.. Se constituye en una buena opción de carga debido a que está provisto de una superficie metálica sobre la cual se colocarán las cargas de trabajo, ideal para el transporte de forrajes y abonos. (Ortiz Cañavate, y otros, 1989) -7-.

(31) Figura 4. Remolque TPP-200 de la marca JGN. Sistema de Carga. Sistema de Acople. Sistema de Rodadura. Fuente: http://www.interempresas.net/Agricola/FeriaVirtual/Producto-Remolquesmotocultores-JGN-TPP-200-82525.html. 2.1.2.2 Remolque Hibema (España). Remolque de un solo eje desarrollado por HIBEMA para motocultores, ideal para soportar cargas que pueden ir desde 400 a 750 Kg. Entre sus principales medidas tenemos 1,2-1,3-1,5 y 1,7 m de largo. Su sistema de frenado es mediante pedal que acciona un freno de estacionamiento. Están equipados con asiento para el conductor y cajón para herramientas.. El sistema de enganche consta de un acople con dos grados de movilidad, es construido con dos tubos circulares concéntricos de diferentes diámetros, el pequeño se introduce en el de mayor diámetro, permitiendo que se mueva libremente causando el segundo grado de movilidad.. Dispone de un novedoso porta herramientas que se coloca en el asiento del conductor, aprovechando espacio y material de construcción, su sistema de suspensión es por ballestas convirtiéndolo -8-.

(32) Figura 5. Remolque HIBEMA. Porta Herramientas Sistema de Acople. Sistema de Carga. Sistema de Rodadura. Estructura. Fuente:http://www.agromaquinaria.es/agronetsl/ficha_producto_distribuidor.php?idemp resa=790&idproducto=12726 2.1.3. Ruedas de pendiente. Las ruedas de pendiente permiten al motocultor aumentar. la estabilidad lateral, cuando el equipo trabaje en terrenos con pendiente, evitando el vuelco, que adicionalmente permitan cualquier otro trabajo agrícola. Dentro de las propuestas por casas fabricantes mencionaremos las siguientes: 2.1.3.1 Studbed roller-wheels BRIELMIER, (Alemania). Brielmier es una compañía alemana que ha desarrollado ruedas metálicas que aumenten la estabilidad de tractores de dos ruedas. Dichas ruedas están provistas por puntas de penetración, las mismas que son desmontables y están montadas en forma de 3, 4 o 5 hileras. Su cuerpo principal donde se encuentran montadas las puntas, es un cilindro de 540 mm de diámetro, que en su parte interior tiene forma cónica que facilita el desalojo de tierra que se introduce por el uso mismo de las ruedas.. Su función es permitir trabajos en terrenos con pendiente, para su montaje se debe retirar el neumático del motocultor para permitir su sustitución por las ruedas de pendiente, es necesario la selección de la rueda según el valor de la pendiente en la cual se va a trabajar que estará en función de su número de hileras.. -9-.

(33) Figura 6. Studded Roller-Wheels Brielmier Sistema de Rodadura Sistema de Acople. Sistema de Tracción Fuente: http://www.brielmaier.com/index.php?menu=products_sub1_4&lang=en 2.1.3.2 HillSpikes Köppl (Alemania). Las HillSpikers son implementos de motocultor desarrollados por la empresa Köppl, que se adaptan a los neumáticos del motocultor cuando se requiera trabajar en un terreno con pendiente, su sistema de tracción incorpora puntas cónicas con extremos esféricos facilitando la penetración del suelo.. Su sistema de rodadura a diferencia de otros modelos de ruedas, no son estructuras o cuerpos completamente macizos, ya que utilizan placas dobles soldadas unidas por cadenas, esta particular forma permite que las ruedas de pendiente se abran libremente. Su sistema de acople está fabricado de placas triangulares tipo tope, soldadas en la parte posterior de las placas del sistema de rodadura, con la finalidad de formar un encajonamiento del neumático al momento de rodearlo siendo unido y ajustado por pernos con un tensor.. Figura 7. HillSpikes Köppl. Sistema de Acople. Sistema de Rodadura. Sistema de Tracción Fuente: http://www.landwirt.com/gebrauchte,1020185,Kppl-Compact-Comfort-CC2.html - 10 -.

(34) 2.1.3.3 Grid wheels (Suiza). La compañía suiza Rapid Technic Ag, ha contribuido con el diseño de ruedas para motocultor que permitan la adaptación del mismo en terrenos de pendiente, sus ruedas incorporan un sistema de tracción por medio de puntas tipo estrella. Su sistema de rodadura está integrado por platinas que poseen una forma de jaula, característica que mejora la rodadura y que en su interior se produzca acumulación de residuos de suelo. Su sistema de acople está provisto de una placa que aloja pernos de sujeción, que servirán para motocultores de ejes cortos.. Figura 8. Grid wheels Sistema de Acople. Sistema de Rodadura. Sistema de Tracción Fuente: http://www.rapid.ch/en/rapid-products/ 2.1.3.4 Case wheels (Suiza). Las ruedas suizas Cage wheels de Rapid Technic AG, son ruedas que se colocan en forma de extensión al neumático del motocultor, con lo que se consigue un aumento en el ancho de trocha. Están provistas de un sistema de tracción y rodadura formado por una jaula de platinas curvas y un anillo dentado en los extremos, su sistema de acople está hecho para unirse a los neumáticos por medio de una prolongación del eje.. Figura 9. Case wheels Sistema de Rodadura. Sistema de Acople. Sistema de Tracción Fuente: http://www.rapid.ch/en/rapid-products/single-axle-equipment-with-a-fixedhandlebar/rapid-euro.html - 11 -.

(35) 2.1.4. Segadoras de forrajes. Las segadoras de forrajes son máquinas agrícolas de corte. de forrajes e igualación de potreros, es necesario que este trabajo se lo realice con un corte limpio con el fin de permitir un rápido rebrote de los cultivos.. A continuación se estudiará algunos modelos de segadoras.. 2.1.4.1 Segadora rotativa de discos Splendimo Classic (España). Segadora de pastos concebida por la empresa española COMECA, se trata de una segadora para tractores suspendida a los tres puntos, cuenta con un útil plegado hidráulico y un accionamiento lateral por correas. Su sistema de corte incorpora el sistema “Clip System” que permite un cambio rápido de cuchillas en caso que se desee sustituirlas o afilarlas, sus ángulos de trabajo varían desde +90° / -50°. Para su trabajo requiere un régimen de toma de fuerza de 540 RPM.. Es un modelo muy versátil ya que, cuenta con cinco diferente anchos de trabajo 1.65, 2.05, 2.40, 2.80, y 3.20 m, dependiendo de estos valores dimensionales puede estar provisto de 4, 5, 6, 7 u 8 discos de corte, su peso varía desde los 450Kg hasta los 670Kg.. Figura 10. Segadora Rotativa de Discos Splendimo Classic Guías. Discos de Corte. Fuente: http://www.comeca.es/generate_product_pdf.php?id=35. 2.1.4.2 Segadora de tallos largos Agrolander. AR-1200CN (México). Segadora. diseñada para trabajo en motocultor, posee cinco guías que forman cuatro espacios donde se introduce el forraje que se desea cortar, dichos espacios direccionan al forraje hacia cuatro discos de corte. - 12 -.

(36) Los discos de corte se encuentran montados sobre una estructura sencilla que además incorpora el sistema de transmisión de potencia que cuenta con una polea de transmisión. La segadora además cuenta con un sistema de apilamiento lateral, para lo cual cuenta con una cinta provista de dientes que una vez cortado el forraje lo impulsa lateralmente para su apilamiento. (Linares, 1996). Figura 11. Segadora de tallos largos Agrolander AR-1200CN Sistema de apilamiento lateral Sistema de Transmisión. Sistema de Corte. Estructura Guías. Fuente: http://www.agrolander.com/detalles_MOTOCULTOR--SEGADORA-DETALLOS-LARGOS,103,25,5.htm 2.1.4.3 Segadora de alfalfa Mekatech MKT-00EP06C.V1 (México).. Segadora. especializada para el corte de alfalfa, incorpora un sistema de corte lineal, es decir de cuchillas y dedos, este sistema se caracteriza por permitir un corte limpio, propicio para corte de alfalfa. Cuenta con un bastidor simple, en el que se monta un reductor que aprovecha la potencia suministrada por el motocultor a través de una trasmisión por polea y banda, este reductor acciona a un mecanismo biela-manivela que a su vez genera el movimiento necesario en las cuchillas para producir el corte de forrajes. Posee un ancho de corte de 1.2/1.4 m con una velocidad de trabajo de 3/5 Km/h, sus dimensiones generales son 3300x1250x950 con una masa de 140 kg. - 13 -.

(37) Figura 12. Segadora de alfalfa Mekatech Sistema de Transmisión. Estructura Sistema de Corte. Fuente: http://www.mekatech.tv/fichas/MKT00EP06CV1.pdf. 2.2. Marco teórico. 2.2.1. Tecnología del motocultor:. Definición: Un motocultor es un vehículo agrícola de un solo eje que aprovecha la energía y potencia entregada por un motor de combustión interna, es dirigido por medio de manubrios de dirección. Su uso está relacionado con unidades de pequeña producción.. 2.2.1.1 Clasificación de los motocultores. Los motocultores principalmente obedecen a la clasificación que se resume en la Tabla 1. Tabla 1. Clasificación de los motocultores. Categoría I. Motoazadas. Categoría II. Motoazadas transformables. Categoría III. Motocultores de menos de 9 kW (12hp). Categoría IV. Motocultores de más o igual a 9 kW (12hp) Fuente: (CENEMA-INIFAP, 2014). Es importante indicar que motocultores, motoazadas, a diésel y gasolina se aplican a la clasificación anterior. - 14 -.

(38) 2.2.1.2 Datos generales del Motocultor YTO DF-15L. Las características técnicas de este motocultor son tomadas del catálogo del fabricante, los mismos que servirán como referencia para el diseño de los implementos a diseñar. Marca:. YTO. Tipo:. Eje sencillo de propósito dual para tracción. Modelo:. DF-15L. Dimensiones (L x A x Alt mm):. 2680 x 960 x 1250. Peso (kg):. 509/499. Fuerza de Tracción:. 221 kg-f. Potencia de salida (kW/HP):. 12/16. Torque máximo (Nm):. 257. Velocidad del motor. 2200 rpm. Motor. Monocilindro diesel 4 tiempos.. 2.2.1.3 Asentamiento del motocultor. Antes de ponerlo en servicio es necesario asentar el motocultor para lo cual se seguirá los siguientes pasos que constan en el manual de operación, considerando también la disminución de potencia que se genera en los motores de combustión interna debido a la altura geográfica del lugar de trabajo producto de la disminución de oxígeno en zonas de mayor altura: 1.-. Es importante realizar una revisión del apriete de todas las conexiones y tornillos. del motocultor para evitar una falla del mismo 2.-. Es necesario revisar los niveles de combustible, aceite, refrigerante. 3.-. Ajuste las tensiones de bandas de transmisión de ser necesario. 4.-. Seleccionar el correcto sistema de lastre que dependa del tipo de trabajo y accesorio.. 2.2.1.4 Dispositivos de arranque. Los dispositivos de arranque son aquellos que permiten dar las primeras RPM al motor de combustión interna, estas revoluciones son necesarias para dar inicio al ciclo de cuatro tiempos. (CENEMA-INIFAP, 2014) - 15 -.

(39) Para los casos particulares de los sistemas de arranque en un motocultor tenemos: A). Los motocultores que posean una potencia inferior a los 5 hp podrán utilizar. sistemas de manivela o de cuerda de recuperación automática que deberán ser accionados por el usuario. Este tipo de sistemas deberán contar necesariamente con un dispositivo de seguridad, que desconecte inmediatamente la manivela cuando el motor arranque y que impida el retorno de la manivela que podría producir daños al operario tales como, fracturas en sus extremidades superiores. B). Los motocultores con una potencia mayor a los 5 HP deberán emplear sistemas de. encendido eléctrico mediante acumuladores y motores de arranque que actúan sobre el volante del motor. 2.2.1.5 Zonas de Seguridad de arranque. El motocultor al ser un vehículo autopropulsado, es necesario considerar sus zonas de seguridad al momento de ponerlo en marcha para que no exista ningún accidente, considerando siempre si el motocultor se encuentra en terreno con pendiente, la ubicación del mismo y la dirección de trabajo. El siguiente gráfico esquematiza las zonas de peligro.. Figura 13. Zonas de Seguridad en el arranque de motocultor. Fuente: (CENEMA-INIFAP, 2014) 2.2.2 Arado de cincel. El arado de cincel es una elemento de labranza horizontal, su estudio lo dividiremos en dos partes, la primera aborda su integración con el suelo agrícola es decir se estudiará parámetros tales como: ángulos de ataque, formas y posiciones adecuadas del arado, y una segunda parte donde se especificará sus partes y algunos parámetros de diseño como potencias y velocidades de avance del mismo. - 16 -.

(40) La teoría clásica de mecánica de suelos en lo referente a la labranza presenta un caso especial y difícil de solución debido a que trata solamente con el principio de falla, mientras que en la labranza el interés reside en los movimientos sustanciales del suelo y en los cambios efectuados en su estructura. (Ortiz Cañavate, y otros, 1989) 2.2.2.2 Modelo de falla de suelo con dientes anchos. Dientes rectos inclinados hacia adelante. El modelo de falla que genera los accesorios que se ajustan a este tipo de diente se encuentra esquematizado en la Figura 14 cuya forma tiene un ancho mucho mayor que su profundidad. Todos los dientes o actuadores que posean dientes geométricamente similares a este tipo, pero considerando que únicos su diferencia radica en el volumen de suelo removido. En este grafico se observa una superficie de falla, en parte curva y en parte recta, rompiendo la superficie del suelo con un ángulo de 45 -Ø/2, en donde Ø es el ángulo de fricción interna del suelo; durante el avance el suelo se amontona sucesivamente al frente del diente, sobrecargando la superficie de falla suelo/suelo, lo que significa que la fuerza de resistencia aumenta durante el avance.. Figura 14. Modelo de falla de suelo producido por un diente recto y ancho. Fuente: (Ortiz Cañavate, y otros, 1989) - 17 -.